Thực nghiệm : xác định tổng ARSEN vô cơ bằng tổng ARSEN hữu cơ trong thủy hải sản

CHƯƠNG 2 - THỰC NGHIỆM

2.1 Hóa chất
- Dung dịch chuẩn arsen (V) (AsO
4
)
3-
1000 mg/L (Merck)
- Arsenic trioxide As
2
O
3
(Riedel de-Haen)
- Dung dịch chuẩn dimethylarsinic acid (DMA)(Chem Service)
- Dung dịch chuẩn arsenobetaine (AB) (Fluka)
- Sodium tetrahydroborate (NaBH
4
) (Kanto Chemical)
- Chloroform (Prolabo)
- Sodium hydroxide (NaOH) (Merck)
- Acid ascorbic (C
6
H
8
O
6
) (Merck)
- Potassium iodide (KI) (Merck)
- Hydrazine sulfate (Merck)
- Hydrogen peroxide 30 % (H
2

O
2
) (Merck)
- Acid hydrobromic 47 % (HBr) (Merck)
- Acid hydrochloric 36 % (HCl) (Prolabo)
- Acid nitric 68 % (HNO
3
) (Merck)
- Acid sulfuric 98 % (H
2
SO
4
) (Prolabo)
- Magnesium nitrate (Mg(NO
3
)
2
) (Prolabo)
Tất cả hóa chất thuộc loại tinh khiết phân tích.
Chuẩn bị hóa chất
2.1.1 Dung dịch chuẩn gốc As(V) 1000 mg/L
- Dung dịch chuẩn As (V) trung gian 1 (10 mg/L): hút 1 mL dung dịch chuẩn
gốc 1000 mg/L vào bình định mức 100 mL, định mức đến vạch bằng dung dịch
HNO
3
1%.
- Dung dịch chuẩn As (V) trung gian 2 (100 μg/L): hút 1 mL dung dịch chuẩn
trung gian 1 vào bình định mức 100 mL, định mức bằng dung dịch HNO
3
1 %.

2.1.2 Dung dịch chuẩn gốc As(III) 1000 mg/L
Cân chính xác 0.132 g As
2
O
3,
hòa tan bằng một lượng thể tích nhỏ nhất NaOH
20%, acid hóa bằng HCl 1:1, định mức đến 100 mL bằng nước cất [3].
- Dung dịch chuẩn As (III) trung gian 1 (10 mg/L): hút 1 mL dung dịch chuẩn
gốc As (III) 1000 mg/L vào bình định mức 100 mL, định mức đến vạch bằng HCl
0.24M.
- Dung dịch chuẩn As (III) trung gian 2 (100 μg/L): hút 1 mL dung dịch chuẩn
2.2.1 vào bình định mức 100 mL, định mức đến vạch bằng HCl 0.24 M
- Dung dịch chuẩn As(III) làm việc (1, 5, 10, 20, 30 μg/L): lần lượt hút 1, 5, 10,
20, 30 mL chuẩn 2.2.2 vào các bình 100 mL, định mức đến vạch bằng HCl 0.24 M.
2.1.3 Hỗn hợp dung dịch khử KI/Acid ascorbic 5% (m/v): cân 5 g KI và 5 g acid
ascorbic cho vào becher, khuấy đều cho tan, cho hỗn hợp vào bình định mức 100
mL, định mức đến vạch bằng nước cất.
2.1.4 Dung dịch NaBH
4
0.6% (m/v): hòa tan 3 g NaBH
4
bằng NaOH 0.5%, định
mức đến 500 mL. Sử dụng trong ngày.
2.1.5 Dung dịch hydrazine sulfate 1.5 % (m/v): cân 1.5 g hydrazine sulfate cho vào
becher, khuấy đều cho tan, định mức đến 100 mL bằng nước cất.
2.1.6 Dung dịch HCl 5 M chạy hydride: lấy 210 mL HCl đậm đặc pha loãng đến

500 mL bằng nước cất.
2.1.7 Dung dịch trợ nung: cân 20 g Mg(NO
3
)
2
cho vào becher khuấy đều cho tan,
định mức đến 100 mL bằng nước cất

2.2 Thiết bị và dụng cụ
2.2.1 Máy quang phổ phát xạ ICP-OES hãng Varian model 720-ES series kết hợp
với bộ hydride (hệ VGA-77)
2.2.2 Bộ phá mẫu Tecator 6 ống kết hợp với bình đuổi khí chứa dung dịch NaOH
5 % (m/v) và bơm chân không.
2.2.3 Máy ly tâm

2.2.4 Lò nung
2.2.5 Bếp cách cát
2.2.6 Ống nhựa ly tâm có nắp
2.2.7 Pasteur pipet
2.2.8 Bình định mức, pipet các loại và các dụng cụ thủy tinh thông thường trong
phòng thí nghiệm.

2.3 Nội dung khảo sát
2.3.1 Khảo sát các thông số trên hệ ICP-OES
Việc tối ưu hóa các thông số hóa lý rất cần thiết để thu được kết quả phân tích
tốt nhất trên hệ thống HG-ICP-OES. Để thu được kết quả phân tích có độ nhạy cao
nhất và độ lệch chuẩn thấp nhất, chúng ta phải kiểm soát nhiều thông số thí nghiệm.
Arsen có thể được xác định ở cả hai dạng : As(V) và As(III). Tuy nhiên tốc độ
tạo thành hydride của As(V) rất chậm, làm giảm độ nhạy phép phân tích. Do đó, cần
thiết phải khảo sát quá trình khử hoàn toàn dạng As(V) về As(III). Ngoài ra, các

thông số khác trên thiết bị ICP và trong quá trình tạo hydride cũng phải được kiểm
soát như: dòng bổ trợ, dòng plasma, nồng độ HCl, nồng độ NaBH
4
.... Trong giai
đoạn khảo sát này, tín hiệu được ghi nhận ở cả hai bước sóng 188.980 nm và
193.696 nm
Để khảo sát các thông số trên hệ ICP-OES, chúng tôi dùng chuẩn As(III) 10
μg/L (2.2.3). Các nội dung khảo sát bao gồm:
- Tốc độ dòng bổ trợ
- Tốc độ dòng plasma
- Áp suất dòng tạo sương
- Nguồn cấp tần số vô tuyến (RF)

2.3.2 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo hydride
Kỹ thuật tạo hydride là kỹ thuật tách nguyên tố cần phân tích ra khỏi nền mẫu
bằng cách chuyển thành dạng hóa hơi của nguyên tố đó. Đây là kỹ thuật phân tích

hàm lượng vết đối với một số nguyên tố gặp khó khăn khi phân tích theo phương
pháp thông thường như: Sb, As, Bi, Se và Sn.
Các yếu tố cần kiểm soát trong kỹ thuật này là: nồng độ NaBH
4
, nồng độ HCl,
nồng độ KI/acid ascorbic, tốc độ dòng mẫu, tốc độ dòng HCl và tốc độ dòng NaBH
4
.
Tuy nhiên, đối với hệ ICP-OES kết hợp với bộ hydride mà chúng tôi thực hiện
trong đề tài này, chúng tôi không thực hiện phần khảo sát tốc độ dòng mà chỉ khảo
sát các thông số còn lại ảnh hưởng đến quá trình tạo hydride.

2.3.2.1 Khảo sát nồng độ HCl

Nồng độ HCl là thông số quan trọng vì nó ảnh hưởng lớn đến hiệu suất của
quá trình tạo hydride. Thực hiện khảo sát ở các nồng độ HCl sau: 0.5, 1.0, 1.5, 2.0,
3.0, 4.0, 5.0, 6.0 M.

2.3.2.2 Khảo sát nồng độ NaBH
4

Việc tối ưu hóa nồng độ NaBH
4
được thực hiện trong khoảng nồng độ từ
0.2 % đến 1.0 % trong 0.5 % (w/v) NaOH.

2.3.2.3 Khảo sát quá trình khử As(V) về As(III) [16]
Ở điều kiện nhiệt độ phòng và pH thấp (pH<1), dạng oxy hóa As(V) bị khử rất
chậm bởi NaBH
4
trong khi As(III) nhanh chóng chuyển thành arsine ngay sau khi
phản ứng với NaBH
4
.
BH
4

-
+ 3 H
2
O + H
+
→ H
3

BO
3
+ 8 H
6 H + AsO
3

3-
+ 3 H
+
→ AsH
3
↑ + 3 H
2
O
Để tăng tốc độ phản ứng và tăng độ nhạy phương pháp, tất cả As(V) phải
chuyển về As(III) trước khi phản ứng NaBH
4
. Có nhiều chất khử dùng để khử
As(V) về As(III) như: KI trong acid HCl đậm đặc, sodium sulfite, thiourea, L-
cystine, hỗn hợp KI và acid ascorbic.
Theo các nghiên cứu trước đây cho thấy, KI riêng lẻ phản ứng với As(V) trong
acid HCl đậm đặc mất thời gian từ 4 đến 5 giờ ở nhiệt độ phòng. L-cysteine có thể
khử As(V) về As(III) và tăng độ nhạy phương pháp. Trong phạm vi nghiên cứu này,

chúng tôi chọn hỗn hợp khử là KI và acid ascorbic nồng độ 5 % (w/v). Acid
ascorbic khi kết hợp với KI có thể ngăn cản sự oxy hóa I
-
thành I
2
bởi oxy không

khí hay Fe
3+
.
AsO
4
3-

+

2 I
-

+ 2 H
+
→ AsO
3

3-
+ I
2
+ H
2
O
C
6
H
8
O
6
+ I

2
→ C
6
H
6
O
6
+ 2 I
-
+ 2 H
+

Để kiểm tra tính ổn định của quá trình khử và hiệu suất khử As(V) về As(III)
khi dùng KI/acid ascorbic 5 % (m/v), chúng tôi thực hiện thí nghiệm khử As(V) ở
nồng độ từ 1 μg/L đến 30 μg/L. Qui trình cụ thể như sau:
Lần lượt cho vào bình định mức 100 mL dung dịch chuẩn As(V) 100 μg/L với
các thể tích: 1.0, 5.0, 10.0, 20.0, 30.0, 50 mL. Thêm vào 5 mL HCl đậm đặc, 5 mL
KI/Acid ascorbic 5 %, để yên một giờ, sau đó định mức đến vạch bằng nước cất rồi
đem đi phân tích. Nồng độ các dung dịch đem đi phân tích tương ứng là : 1, 5, 10,
20, 30, 50 μg/L.

2.3.3 Khảo sát qui trình phân tích arsen tổng [11,14,22]
 Mục đích
Hải sản là một trong những nguồn chứa arsen nhiều nhất trong khẩu phần ăn.
Arsen tồn tại trong hải sản ở những dạng hóa học khác nhau. Để xác định tổng hàm
lượng arsen trong mẫu sinh học, mẫu phải được vô cơ hóa hoàn toàn. Việc phá mẫu
bằng acid có tính oxy hóa sẽ cắt đứt liên kết cộng hóa trị As-C trong hợp chất arsen
hữu cơ để tạo thành arsen vô cơ. Tuy nhiên, đối với hợp chất arsen hữu cơ có nhiều
nhóm methyl như AB, hợp chất arsen hữu cơ chiếm đa số trong hải sản, có tính bền
vững cao. Phương pháp vô cơ hóa mẫu khô hay ướt đều có thể oxy hóa chất hữu cơ.

Vô cơ hóa mẫu khô có thể oxy hóa hoàn toàn chất hữu cơ ở nhiệt độ 450 – 800
0
C,
nhưng khả năng mất mẫu rất lớn do tạo thành các chất dễ bay hơi như chloride hay
oxychloride. Phương pháp phá mẫu ướt có thể thực hiện ở cả hai hệ kín và hở.
Nhiệt độ phá mẫu càng cao càng làm tăng cường độ oxy hóa. Đối với AB, nhiệt độ
phá mẫu có thể lên đến 320
0
C.